Gestion des résidus et stériles des activités minières

632 Pages·2010·10.54 MB·French

COMMISSION EUROPÉENNE
Document de référence sur les meilleures techniques
disponibles
Gestion des résidus et stériles
des activités minières
Janvier 2009
Ce document est la traduction de la version anglaise publiée par la Commission européenne
qui seule fait foi.
Traduction V 0
Le présent document fait partie d'une série de documents prévus dont la liste figure ci-dessous
(au moment de sa rédaction, les documents n'ont pas tous été rédigés) :

Titre complet code BREF
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'élevage intensif de volailles et de ILF
porcin
Document de référence sur les principes généraux de la surveillance MON
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la tannerie TAN
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux verreries GLS
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'industrie papetière PP
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux aciéries I&S
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'industrie du ciment et de la chaux CL
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux systèmes de refroidissement CV
industriel
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'industrie du chlore et de la soude CAK
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la transformation des métaux FMP
ferreux
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'industrie des métaux non ferreux NFM
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'industrie textile TXT
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux raffineries REF
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la chimie organique LVOC
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux systèmes communs de traitement CWW
et de gestion des eaux et des gaz résiduels dans l'industrie chimique
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux industries agro-alimentaire et FM
laitière
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux forges et fonderies SF
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux émissions dues au stockage des ESB
matières dangereuses ou en vrac
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux aspects économiques et effets ECM
multi-milieux
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux grandes installations de LCP
combustion
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux abattoirs et à l'équarrissage SA
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la gestion des résidus et des stériles MTWR
des activités minières
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables au traitement de surface des métaux STM
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables au traitement des déchets WT
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la chimie inorganique (ammoniac, LVIC-AAF
acides et engrais)
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'incinération des déchets WI
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux polymères POL
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à l'efficacité énergétique ENE
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la chimie organique fine OFC
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la chimie inorganique de spécialités SIC
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables au traitement de surface utilisant des STS
solvants
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables à la chimie inorganique (produits LVIC-S
solides et autres)
Document de référence sur les meilleures techniques disponibles applicables aux céramiques CER
SYNTHÈSE

Portée du travail

Le présent travail couvre les activités liées à la gestion des résidus et des stériles de minerais
susceptibles d'avoir des répercussions considérables sur l'environnement. Il visait plus
particulièrement à rechercher les activités que l'on peut considérer comme des exemples de
"bonnes pratiques". Les techniques minières et le traitement du minerai ne sont abordés que
dans la mesure où ils concernent la gestion des résidus et des stériles. Le but est de faire
connaître ces pratiques et de promouvoir leur utilisation dans toutes les activités de ce secteur.

Le point de départ du travail et de la rédaction proprement dite du présent document est la
communication COM(2000) 664 de la Commission européenne, intitulée "La sécurité des
activités minières". Cette communication, qui fait suite aux ruptures de digues de retenue qui
se sont produites à Aznalcóllar et à Baia Mare, propose d'établir un plan de suivi comprenant
l'élaboration d'un document de référence MTD basé sur un échange d'informations entre les
États membres de l’UE et l'industrie minière. Le présent document est le résultat de cet
échange. Il a été élaboré en tant qu'initiative de la Commission et en préparation de la
proposition de directive concernant la gestion des déchets de l'industrie extractive1.

Les accidents susmentionnés ont attiré l'attention du public sur la gestion des bassins de
résidus et des digues de retenue. Toutefois, il ne faut pas oublier que l'effondrement des terrils
peut également causer de graves dommages environnementaux. Les dimensions de ces deux
types d’ouvrages peuvent être énormes. Les digues peuvent mesurer des dizaines de mètres de
haut ; les terrils peuvent s'élever à plus de 100 m de hauteur et s'étendre sur plusieurs
kilomètres et ainsi contenir des dizaines de millions de mètres cubes de résidus ou de stériles.
D'après l'annuaire Eurostat 20032, l'on estime que l'UE-15 produit chaque année plus de
300 millions de tonnes de déchets d’extraction.

Le présent document porte sur les métaux suivants extraits et/ou transformés dans l'Union
européenne (UE-15), les pays en voie d’adhésion, les pays candidats et en Turquie :

• aluminium
• argent
• cadmium
• chrome
• cuivre
• étain
• fer
• or
• manganèse
• mercure
• nickel
• plomb
• tungstène

1 ) COM(2003) 319 final du 2 juin 2003. La proposition de directive fait référence aux MTD aux articles 4, paragraphe 2, et 19,
paragraphes 2 et 3.
2) Eurostat Annuaire 2003, Le guide statistique de l'Europe, 8e édition, Eurostat, l'office statistique des Communautés européennes,
Luxembourg
Résumé
• zinc.

Ces métaux sont tous abordés quelles que soient les quantités produites ou la méthode de
traitement du minerai utilisée (méthodes mécaniques, flottation ou procédés chimiques ou
hydrométallurgiques, comme le lessivage).

Ce document traite également du charbon et d’une sélection de minéraux industriels :

• barytine
• borate
• feldspath (s'il est récupéré par flottation)
• fluorine
• kaolin (s'il est récupéré par flottation)
• calcaire (s'il est transformé)
• phosphate
• potasse
• strontium
• talc (s'il est récupéré par flottation).

Le charbon n'entre en ligne de compte que s'il est transformé en produisant des résidus
(auquel cas il relève du thème susmentionné). En règle générale, cela signifie que la houille
(ou charbon noir) est concernée, tandis que le lignite (ou charbon brun), qui n'est
généralement pas transformé, ne l'est pas.

Du schiste bitumineux est transformé en Estonie et engendre de grandes quantités de résidus
dont il faut assurer la gestion. Il avait donc été décidé de l’inclure dans ce document.
Cependant, aucune information pertinente n'ayant été fournie à ce sujet, la question du schiste
bitumineux n’est pas abordée ici.

De même, cette étude ne tient pas compte :

• des sites abandonnés, bien que certains exemples de sites récemment fermés soient
examinés;
• de l'extraction, de la transformation et de la gestion des résidus liées à l'exploitation de gaz
et de liquides (par exemple, le pétrole et la saumure).

Pour tous les minéraux définis ci-dessus, le document :

• examine la gestion des stériles,
• aborde le traitement du minerai qui intéresse la gestion des résidus (par exemple, lorsque
le traitement influence les caractéristiques et le comportement des résidus),
• se concentre sur la gestion des résidus (stockage en bassin/digues de retenue ou sur terril,
utilisation comme remblais),
• inclut la couche arable et les morts-terrains s'ils sont utilisés dans la gestion des résidus.
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L'industrie minière

Le but de l'exploitation minière est de satisfaire la demande de ressources en métaux et en
minéraux afin de développer, entre autres, les infrastructures et d'améliorer la qualité de vie de
la population, étant donné que les substances extraites constituent bien souvent les matières
premières destinées à la fabrication de nombreux biens et matériaux. Il s'agit, par exemple, de
minéraux métallifères ou de métaux, de charbon, de minéraux industriels employés dans le
secteur chimique ou dans la construction, etc.

Les produits de l'industrie minière sont parfois utilisés directement, mais ils sont souvent
raffinés, par exemple dans des fonderies.

Dans toute activité minière, les étapes types du processus comprennent l'extraction, puis le
traitement du minerai et enfin l'expédition des produits et la gestion des résidus.

Pour la plupart des minerais métallifères, la production européenne est faible par rapport à la
production mondiale totale (par exemple 1% pour l’or et 7% pour le cuivre); il en va de même
pour la houille (6%). Contrairement à la production généralement en déclin dans les secteurs
des métaux et de l'exploitation houillère, la production de bon nombre de minéraux industriels
n'a cessé de croître en Europe. Pour la plupart d’entre eux, elle représente une très large part
de la production mondiale (par exemple 64% pour le feldspath et 20% pour la potasse).
Certains secteurs de l'industrie minière, comme l’exploitation des métaux et de la houille en
Europe, opèrent dans des conditions économiques difficiles, principalement parce que les
gisements ne peuvent plus soutenir la concurrence internationale. L’industrie communautaire
des métaux éprouve également des difficultés dans la recherche de nouveaux minerais
rentables dans des régions géologiques connues. Toutefois, malgré la baisse de la production
minière dans ces régions, la consommation augmente constamment. Par conséquent, la
satisfaction de cette demande implique la hausse des importations vers l'Europe.

La taille des entreprises de ce secteur varie considérablement, allant d'une poignée à plusieurs
milliers de travailleurs par site. Les propriétaires sont des compagnies internationales, des
holdings industriels, des entreprises publiques autonomes ou encore des sociétés privées.

Gestion des résidus et des stériles

La gestion des déchets provenant d'activités minières et des résidus et stériles dont traite en
particulier ce document représente habituellement une charge financière indésirable pour les
exploitants. Généralement, la mine et l'usine de traitement du minerai sont destinées à extraire
autant de produits commercialisables que possible, et la gestion des résidus et de
l'environnement dans sa globalité est alors conçue comme une conséquence des étapes du
procédé.

Les possibilités de gestion des résidus et des stériles sont nombreuses. Les méthodes les plus
courantes sont les suivantes :

• rejet des boues dans des bassins,
• remblayage de mines souterraines ou à ciel ouvert ou construction de digues de retenue
avec les résidus ou stériles,
Résumé
• déchargement des résidus ou stériles plus ou moins secs sur des terrils ou à flanc de
collines,
• emploi des résidus ou stériles comme matériau destiné à l'aménagement des sols
(agrégats, par exemple) ou pour la restauration,
• stockage à sec des résidus épaissis,
• rejet des résidus dans les eaux de surface (mer, lac, rivière, etc.) ou souterraines.

Les installations de gestion des résidus et des stériles sont de taille très variable : cela va de
bassins de la grandeur d'une piscine à des lacs de plus de 1 000 hectares et de petits amas de
résidus ou de stériles à des champs de plusieurs centaines d'hectares, en passant par des terrils
de plus de 200 m de haut.

Le choix de la méthode de gestion des résidus et/ou des stériles à appliquer dépend
principalement d'une évaluation de trois facteurs, à savoir :

• le coût,
• les performances environnementales,
• le risque d'accident.

Questions environnementales essentielles

Les principales répercussions environnementales des installations de gestion des résidus et
des stériles comprennent les incidences liées à l'emplacement du site et à l'occupation des sols
correspondante, ainsi que les éventuelles émissions d’effluents et de poussière durant
l’exploitation ou la phase d’entretien après fermeture. En outre, la rupture ou l’effondrement
de ces ouvrages peut occasionner de graves dommages environnementaux, voire des pertes en
vies humaines.

La base d’une gestion réussie des résidus et des stériles est une caractérisation correcte de ces
matériaux, y compris une prévision exacte de leur comportement à long terme, et un choix
judicieux de l'emplacement du site.

Émissions :
Les effluents et la poussière émanant des installations de gestion des résidus et des stériles,
qui font ou non l'objet d'un contrôle, peuvent s'avérer toxiques à divers degrés pour l’homme,
les animaux et les plantes. Les effluents peuvent être acides ou alcalins et contenir des métaux
dissous et/ou des composants organiques complexes solubles et insolubles entraînés lors du
traitement du minerai, ainsi que des substances organiques éventuellement présentes à l’état
naturel, comme les acides humiques et carboxyliques à longue chaîne provenant d'activités
minières. Les substances que contiennent les émissions, leur pH, leur teneur en oxygène
dissous, leur température et leur dureté peuvent tous être des aspects déterminants dans la
toxicité des émissions pour l'environnement récepteur.

Ces deux dernières décennies, la prise de conscience généralisée d'un problème
environnemental dans le secteur minier, le « drainage acide » ou DA, s'est renforcée. Le DA
est associé aux minerais sulfurés dont on extrait le plomb, le zinc, le cuivre, l'or et d'autres
minéraux, y compris du charbon. Ce phénomène peut se produire sur les parois riches en
sulfures des puits et des mines souterraines, mais seul le DA lié à la gestion des résidus et des
stériles est pris en considération dans ce document.
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Les principales origines de ce problème environnemental sont les suivantes :

• la présence fréquente de sulfures métalliques dans les résidus et/ou stériles;
• l'oxydation des sulfures lorsqu’ils sont exposés à l'oxygène et à l'eau;
• la formation d’un lixiviat acide chargé en métaux par oxydation des sulfures;
• la formation de ce lixiviat durant de longues périodes;
• le manque de minéraux capables de neutraliser l’acidité.

Ruptures et effondrements accidentels :
L'effondrement de tout type d'installation de gestion des résidus ou des stériles peut avoir des
incidences à court et à long terme. Les conséquences types à court terme sont notamment les
suivantes :

• inondations,
• enfouissement/étouffement,
• écrasement et destruction,
• mise hors service de l'infrastructure,
• intoxication.

Les conséquences à long terme sont :

• l'accumulation de métaux dans les plantes et chez les animaux,
• la contamination du sol,
• les pertes en vies humaines et/ou animales.

Réhabilitation et entretien après fermeture des sites :
Lorsqu’une exploitation s’achève, le site doit être préparé en vue de son utilisation ultérieure.
Habituellement, du moins ces dernières décennies, des plans de fermeture et de nettoyage
auront fait partie de l'autorisation du site dès l'étape de la planification et devraient donc avoir
été mis à jour régulièrement afin de tenir compte de tout changement dans les activités et dans
les négociations menées avec les autorités qui délivrent les autorisations et avec les autres
parties intéressées. Dans certains cas, le but sera de laisser le moins de traces possible, tandis
que dans d'autres, une modification complète du paysage peut être recherchée. Le concept de
« projet de fermeture » implique que la fermeture du site soit prise en considération dans
l'étude de faisabilité d'une nouvelle exploitation minière et fasse ensuite l'objet d'une
surveillance et d'une actualisation continues tout au long du cycle de vie de la mine. Dans tous
les cas, les effets nocifs pour l'environnement doivent être réduits au minimum.

Procédés et techniques courants

Techniques minières :
Dans la majorité des cas, l'extraction d'un minerai (processus appelé "exploitation minière"),
le traitement ultérieur du minerai et la gestion des résidus et des stériles sont considérés
comme une seule opération. L'extraction et les techniques de traitement ultérieur du minerai et
la gestion des résidus et des stériles appliquée dépendent de la technique d’exploitation
minière. Il est donc essentiel de comprendre les principales méthodes d'exploitation.

Pour l'exploitation de matériaux solides, il existe quatre concepts de base :
Résumé
(1) mine à ciel ouvert,
(2) mine souterraine,
(3) carrière et
(4) extraction par dissolution.

Le choix entre ces quatre solutions dépend de nombreux facteurs, tels que :

• la valeur du ou des minéraux désirés,
• la teneur du minerai,
• la taille, la forme et la profondeur du gisement,
• les conditions environnementales des alentours,
• les conditions géologiques, hydrogéologiques et géomécaniques de la masse rocheuse,
• les conditions sismiques de la région,
• l'emplacement du gisement,
• la solubilité du minerai,
• les conséquences sur l'environnement de l’exploitation,
• les contraintes de la surface,
• la disponibilité du terrain.

Minéralogie :
D'une manière générale, on peut distinguer plusieurs grandes catégories de minéraux, comme
les oxydes, les sulfures, les silicates et les carbonates, qui, sous l'effet de l'érosion et d'autres
altérations, peuvent subir des modifications chimiques radicales (par exemple la dégradation
des sulfures en oxydes). La minéralogie est fonction de la nature et détermine, à bien des
égards, la récupération des minéraux désirés et la gestion ultérieure des résidus et des stériles.

Une bonne connaissance de la minéralogie est indispensable pour :

• une gestion écologique (par exemple, une gestion distincte des résidus ou stériles
acidifiants et non acidifiants),
• une utilisation limitée des traitements en fin de parcours, comme le traitement à la chaux
des eaux de percolation acidifiées provenant d'une installation de gestion des résidus
(IGR),
• l'extension des possibilités d'utilisation des résidus et/ou des stériles comme agrégats.

Techniques de traitement du minerai :
Le traitement du minerai a pour but de transformer le minéral brut extrait de la mine en un
produit commercialisable. Il s’effectue généralement sur le site, dans une installation
dénommée "atelier de traitement ou de concentration du minerai". Son objectif principal
consiste à réduire la majeure partie du minerai, qu'il faut ensuite transporter et transformer
grâce à d'autres procédés (par exemple, la fusion), à l’aide de méthodes permettant de séparer
le ou les minéraux de valeur (souhaités) de la gangue. Le produit commercialisable obtenu est
appelé « concentré » et les matériaux restants sont nommés « résidus ».
Le traitement du minerai comprend divers processus qui dépendent des caractéristiques
physiques (granulométrie, densité, propriétés magnétiques, couleur) ou des propriétés
physico-chimiques (tension superficielle, hydrophobicité, mouillabilité) de chaque minéral.

ST/EIPPCB/MTWR_BREF_FINAL juillet 2004 ix
Les techniques couramment appliquées dans le traitement du minerai sont les suivantes :

• broyage,
• criblage et hydrocyclonage,
• concentration par gravité,
• flottation
• triage,
• séparation magnétique,
• séparation électrostatique,
• lessivage,
• épaississement,
• filtration.

Certaines de ces techniques impliquent l'utilisation de réactifs. Dans le cas des agents de
flottation, des collecteurs et des modificateurs sont nécessaires pour effectuer la séparation
désirée.

Les techniques employées dans le traitement du minerai influent sur les caractéristiques des
résidus.

Gestion des résidus et des stériles :
Les principales caractéristiques des matériaux que l'on trouve dans des installations de gestion
des résidus ou des stériles sont entre autres les suivantes :

• résistance au cisaillement,
• distribution granulométrique,
• densité,
• plasticité,
• teneur en humidité,
• perméabilité,
• porosité.

Les digues de retenue sont des structures de surface dans lesquelles sont gérées les boues. Ce
type d'IGR est généralement utilisé pour les résidus issus d'un traitement par voie humide.
Pour chaque bassin de résidus, plusieurs activités doivent être envisagées :

• installation de digues de retenue,
• mise en place de systèmes de dérivation pour les eaux de ruissellement naturelles autour et
au travers de la digue,
• transport des résidus de l'usine de traitement du minerai à la digue,
• dépôt des résidus à l'intérieur de la digue,
• élimination de l'eau gravitaire en excès,
• protection de la zone avoisinante contre les incidences sur l’environnement,
• instruments et systèmes de surveillance permettant l'inspection de la digue,
• aspects à long terme (fermeture et entretien après fermeture).

Parmi les autres techniques de gestion des résidus et des stériles figurent l’utilisation comme
remblais, la constitution de terrils, l'épaississement, la gestion subaquatique et la réutilisation
à d'autres fins.